Давайте подробно разберем задачу по шагам.
Дано:
- Масса NaCl: 23,4 г
- Объем выделившегосяCl₂: 3,36 л (н.у.)
- Требуется найти процент выхода продукта.
Шаг 1. Запишем реакцию электролиза
При электролизе раствора NaCl происходят две основные реакции:
- На катоде: Na⁺ + e⁻ → Na (основной галогенид осаждается как металл, но в растворе натрий не выделяется, т.к. он в виде иона и остаётся в растворе; здесь важна реакция на аноде)
- На аноде: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
То есть, выделяется Cl₂ по реакции:
[ 2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^- ]
Шаг 2. Подсчитаем количество вещества NaCl
Молярная масса NaCl:
[ M_{NaCl} = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль} ]
Количество молей NaCl:
[ n_{NaCl} = \frac{23,4}{58,5} \approx 0,4 \text{ моль} ]
Шаг 3. Определим, сколько хлора может выделиться теоретически
Теоретически, при электролизе 1 моль NaCl выделится 1 моль Cl₂ (стoит соотношение из реакции: 2Cl⁻ → Cl₂, 2 моля ионов дают 1 моль Cl₂, значит, для 2 моль Cl⁻ выделится 1 моль Cl₂).
Отсюда:
- В 1 моль NaCl содержится 2 моль Cl⁻.
- В 0,4 моль NaCl содержится:
[
n_{Cl^-} = 2 \times 0,4 = 0,8 \text{ моль}
]
- Теоретически, для 0,8 моль Cl⁻ выделится:
[
n_{Cl_2,\text{теория}} = \frac{0,8}{2} = 0,4 \text{ моль}
]
Шаг 4. Определим теоретический объем Cl₂ (нормальные условия)
Объем 1 моль газа при н.у. равен 22,4 л:
[
V_{Cl_2,\text{теория}} = 0,4 \times 22,4 = 8,96 \text{ л}
]
Это — максимальный возможный объем выделившегося хлора.
Шаг 5. Рассчитаем фактический выход
- Выделено фактически: 3,36 л.
- Теоретически: 8,96 л.
Процент выхода:
[
\text{Выход} = \frac{3,36}{8,96} \times 100% \approx 37,5%
]
Ответ: целое число — 38.
Итог:
Выход продукта по химической реакции составляет примерно 38%.
